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MANUAL PRAC ELECTRON I V2 .pdf



Nombre del archivo original: MANUAL_PRAC_ ELECTRON_I V2.pdf
Título: Electrónica Analógica
Autor: María de Lourdes Cruz Aquino

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Electrónica Analógica

TESCo
Av. 16 de septiembre # 54, C.P. 55700, Col. Cabecera
municipal, Coacalco de Berriozábal, Estado de México

03/09/2012

María de Lourdes Cruz
Aquino
En este manual encontraras prácticas de apoyo
para la materia de electrónica analógica.
Fuentes de ca a cd, con salidas fijas de cd,
variables de Cd, con salidas simétricas, empleo y
manejo de diodos, usos y aplicaciones de los
transistores manejo y aplicaciones de
amplificadores operacionales

2012

María de Lourdes Cruz Aquino

Electrónica Analógica

Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

TESCo
Av. 16 de septiembre # 54, C.P.
55700, Col. Cabecera municipal,
Coacalco de Berriozábal, Estado de
México
[Escriba el número de teléfono]
[Escriba el número de fax]

Este manual es hecho especialmente para que te puedas
apoyar en el transcurso de la materia de electrónica
Analógica, por lo que, es importante que las realices con
el fin de reforzar la teoría.

Todos los hombres cometen errores, pero solo los sabios
aprenden de ellos.
Winston Churchill

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 1

Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

INDICE
Pag.
PRACTICA 1: DIODOS
Objetivo
Introducción
Parte1: características del diodo

4
4
5

Parte 2: Circuitos de forma
Parte 3: Circuitos rectificadores

7
9

Parte 4: Circuito regulador con Zener

10

Bibliografía

12

PRACTICA 2: transistores
Objetivo
Introducción

14
14

Parte 1: Características del transistor en Emisor común
Parte 2: Configuraciones de polarización

17
19

Parte 3: Transistor como interruptor

21

Parte 4: Amplificador con transistor

22

Bibliografía
PRACTICA 3: Amplificadores operacionales
Objetivo

26

Introducción

27

Parte 1: Características del Amplificador

30

Parte 2: Configuraciones del amplificador

32

Bibliografía
PRACTICA 4: Tiristores
Objetivo

39

Introducción

39

Parte 1: Interruptor estático

43

Parte 2: Circuito de emergencia

45

Bibliografía

46

PRACTICA 5: fuentes de alimentación
Objetivo

48

Introducción

48

Parte 1: Fuente de voltaje regulada con transistores

50

Parte 2: Fuente regulada con circuito integrado

52

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 2

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Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
Parte 3: fuente fija

53

Parte 4: fuente simétrica

55

Bibliografía

57

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 3

Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 4

Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
OBJETIVO: Comprobar las características de los diodos, las principales
aplicaciones como son los circuitos formadores de onda y la
regulación de tensión.

INTRODUCCION:
Es el dispositivo semiconductor más sencillo y se puede encontrar,
prácticamente en cualquier circuito electrónico. Los diodos se fabrican en
versiones de silicio (la más utilizada) y de germanio.

Símbolo del diodo ( A - ánodo, K - cátodo)
Los diodos constan de dos partes, una llamada N y la otra llamada P,
separados por una juntura llamada barrera o unión. Esta barrera o unión es
de 0.3 voltios en el germanio y de 0.6 voltios aproximadamente en el diodo de
silicio.
Principio de operación de un diodo
El semiconductor tipo N tiene electrones y el semiconductor positivo tiene
huecos (ausencia de electrones)
Cuando una tensión positiva se aplica al lado P y una negativa al lado N, los
electrones en el lado N son empujados al lado P y los electrones fluyen a
través del material P mas allá de los límites del semiconductor.
De igual manera los huecos en el material P son empujados con una tensión
negativa al lado del material N y los huecos fluyen a través del material N.
En el caso opuesto, cuando una tensión positiva se aplica al lado N y una
negativa al lado P, los electrones en el lado N son empujados al lado N y los
huecos del lado P son empujados al lado P. En este caso los electrones en el
semiconductor no se mueven y en consecuencia no hay corriente
El diodo se puede hacer trabajar de 2 maneras diferentes:
Polarización directa: Es cuando la corriente que circula por el diodo sigue la
ruta de la flecha (la del diodo), o sea del ánodo al cátodo. En este caso la
corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad comportándose
prácticamente como un corto circuito.

Diodo en polarización directa
Polarización inversa: Es cuando la corriente en el diodo desea circular en
sentido opuesto a la flecha (la flecha del diodo), o se del cátodo al ánodo. En

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Ciclo 2012-20013-1
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este caso la corriente no atraviesa el diodo, y se comporta prácticamente
como un circuito abierto.

Diodo en polarización inversa
El funcionamiento antes mencionado se refiere al diodo ideal, esto quiere
decir que el diodo se toma como un elemento perfecto (como se hace en casi
todos los casos), tanto en polarización directa como en polarización inversa.
Aplicaciones del diodo: Los diodos tienen muchas aplicaciones, pero una de
las más comunes es el proceso de conversión de corriente alterna (C.A.) a
corriente continua (C.C.). En este caso se utiliza el diodo como rectificador

PARTE 1: CARACTERÍSTICAS DEL DIODO
MATERIAL:
Instrumental:
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Multímetro
Componentes:
Diodo: IN4001
Resistencia: 200
Potenciómetro: 10 k

DESARROLLO:
a) Construir el circuito 1.1
b) Dibujar la señal de salida
c) Medir los valores de VR, VD, ID, IR y compara con el resultado teórico.
d) Cambiar la resistencia por el potenciómetro y observar resultados

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D1

XS C1

1 N4 0 0 1 GP

V1
5 V 5 0 Hz 0 De g

G

R2

A

B

T

2 0 0 o hm

Circuito 1.1
CUESTIONARIO
1.- ¿Las mediciones obtenidas con los resultados teóricos fueron los
esperados?
2.- Al cambiar la resistencia por el potenciómetro, ¿Cuál fue el cambio
observado?

CONCLUSIONES

_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_____________________________________________________________

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Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

PARTE 2: CIRCUITOS DE FORMA
MATERIAL:
Instrumental:
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Multímetro
Fuente de voltaje a 5V
Componentes:
Diodo: IN4001
Resistencia: 1K
Capacitor: 10uF

DESARROLLO:
a) Construir el circuito 1.2 con un voltaje de entrada de 10V
b) Medir voltaje de salida
c) Dibujar la señal de salida
d) Cambiar el voltaje de entada a 20V y repetir incisos b) y c)
e) Construir los circuitos 1.3 y 1.4, y realizar los incisos anteriores para cada
circuito.

XSC2

C1

D2

G
A

Vin

Vout

B

T

XMM2

R2

Circuito 1.2

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Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
XS C1

V2

G

D1
A

B

T

V out

V1

XM M 1

R1

Circuito 1.3

XSC3

C2
G

D3

A

B

T

V3
R3

V4

Circuito 1.4

CUESTIONARIO
1.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida con el cambio de voltaje?
2.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida de los 3 circuitos?
3.- ¿Cuál o cuales circuitos pertenecen a los circuitos recortadores?
4.- ¿Cuál o cuales circuitos pertenecen a los circuitos sujetadores?
5.- Los circuitos rectificadores a que grupo pertenecen: sujetadores o
recortadores?
CONCLUSIONES:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

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Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

PARTE 3: CIRCUITOS RECTIFICADORES
MATERIAL:
Instrumental:
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Multímetro
Componentes:
4 Diodos: IN4001
Resistencias: 1K ,10K , 100K 1M
Capacitores: 1uF, 10uF, 100uF
Transformador: 120V-24V

DESARROLLO:
a) Construir el circuito 1.5 con los valores calculados previamente
b) Medir voltaje y corriente de salida
c) Dibujar la señal de salida
d) Cambiar la resistencia a 1K ,10K , 100K 1M
e) Medir el voltaje de salida y dibujar la señal en cada caso
f) Cambiar el capacitor a 1uF, 10uF, 100uF
g) Medir el voltaje de salida y dibujar la señal en cada caso
h) Construir el circuito 1.6 con los valores calculados previamente
i) Repetir los incisos b) al e)

D1
6V1

5
120 Vrms
60 Hz


0

T1 2

1

3

1

1N4001

D5
1N4001

D4
1N4001 8

2

D6

R1
1MΩ

C1
1uF

1N4001
0

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Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
Circuito 1.5

D1
V1

4

3 1N4001

1

R1

2

0
T1

120 Vrms
60 Hz


Circuito 1.6
CUESTIONARIO
1.- ¿Las mediciones obtenidas con los resultados teóricos fueron los
esperados?
2.- ¿Cuál la diferencia entre las señales de salida con el cambio de resistencia?
3.- ¿Cuál la diferencia entre las señales de salida con el cambio de capacitor?

CONCLUSIONES:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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PARTE 4: CIRCUITO REGULADOR CON ZENER
MATERIAL:
Instrumental:
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Multímetro
Componentes:
Diodos: IN4001 ( 4) , 1N5347B (Vz =10V)
Resistencias: 1K ,10K , 100K 1M
Capacitores: 1uF, 10uF, 100uF
Transformador: 120V-24V

DESARROLLO:
a) Construir el circuito 1.7 con los valores calculados previamente
b) Medir voltaje de salida
c) Dibujar la señal de salida
d) Cambiar la resistencia R1 a 1K ,10K , 100K 1M
e) Medir el voltaje de salida y dibujar la señal en cada caso
f) Cambiar el capacitor a 1uF, 10uF, 100uF
g) Medir el voltaje de salida y dibujar la señal en cada caso

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
D1
3 V1

1

1N4001

D4
1N4001
8

4
120 Vrms
60 Hz


D5

2

T1
1N4001

5
R1

D6
1N4001

Dz
C1

RL
0

Circuito 1.7
CUESTIONARIO
1.- ¿Las mediciones obtenidas con los resultados teóricos fueron los
esperados?
2.- ¿Cuál la diferencia entre las señales de salida con el cambio de resistencia?
3.- ¿Cuál la diferencia entre las señales de salida con el cambio de capacitor?
4.- ¿Cuales son las especificaciones del fabricante para el zener utilizado?
5.-Al realizar el cambio de resistencia y capacitor, ¿el zener trabajo fuera de las
especificaciones? Explique.

CONCLUSIONES:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________

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Ciclo 2012-20013-1
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BIBLIOGRAFÏA
Malvino
Principios de la electrónica
Ed. Mc graw hill
Boylestad,Nashelsky
Electrónica, Teoría de circuitos
Prentice Hall
http://www.unicrom.com/Tut_diodo.asp

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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Ciclo 2012-20013-1
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OBJETIVO: Determinar las características de un transistor en configuración de
emisor común , como interruptor y como amplificador.

INTRODUCCIÓN:
El transistor bipolar es el más común de los transistores, y como los diodos,
puede ser de germanio o silicio.
Existen dos tipos transistores: el NPN y el PNP, y la dirección del flujo de la
corriente en cada caso, lo indica la flecha que se ve en el gráfico de cada tipo
de transistor.
El transistor es un dispositivo de 3 patillas con los siguientes nombres: base
(B), colector (C) y emisor (E), coincidiendo siempre, el emisor, con la patilla
que
tiene
la
flecha
en
el
gráfico
de
transistor.

Transistor NPN

Transistor PNP

El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que si le
introducimos una cantidad de corriente por una de sus patillas (base), el
entregará por otra (emisor) , una cantidad mayor a ésta, en un factor que se
llama
amplificación.
Este factor se llama b (beta) y es un dato propio de cada transistor.

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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Ciclo 2012-20013-1
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Entonces:
- Ic (corriente que pasa por la patilla colector) es igual a b (factor de
amplificación) por Ib (corriente que pasa por
la patilla base).
- Ic = β * Ib
- Ie (corriente que pasa por la patilla emisor)
es del mismo valor que Ic, sólo que, la
corriente en un caso entra al transistor y en el
otro caso sale de el, o viceversa.
Según la fórmula anterior las corrientes no
dependen del voltaje que alimenta el circuito (Vcc), pero en la realidad si lo
hace y la corriente Ib cambia ligeramente cuando se cambia Vcc. Ver figura.
En el segundo gráfico las corrientes de base (Ib) son ejemplos para poder
entender que a más corriente la curva es mas alta
Regiones operativas del transistor
Región de corte: Un transistor esta en corte
cuando:
corriente de colector = corriente de emisor = 0, (Ic
= Ie = 0)
En este caso el voltaje entre el colector y el emisor
del transistor es el voltaje de alimentación del circuito. (como no hay corriente
circulando, no hay caída de voltaje, ver Ley de Ohm). Este caso normalmente
se presenta cuando la corriente de base = 0 (Ib =0)
Región de saturación: Un transistor está saturado cuando:
corriente de colector = corriente de emisor = corriente máxima, (Ic = Ie = I
máxima)
En este caso la magnitud de la corriente depende del voltaje de alimentación
del circuito y de las resistencias conectadas en el colector o el emisor o en
ambos, ver ley de Ohm.
Este caso normalmente se presenta cuando la corriente de base es lo
suficientemente grande como para inducir una corriente de colector β veces
más grande. (Recordar que Ic = β * Ib)
- Región activa: Cuando un transistor no está ni en su región de saturación ni
en la región de corte entonces está en una región intermedia, la región activa.
En esta región la corriente de colector (Ic) depende principalmente de la
corriente de base (Ib), de β (ganancia de corriente de un amplificador, es un
dato del fabricante) y de las resistencias que hayan conectadas en el colector
y emisor). Esta región es la mas importante si lo que se desea es utilizar el
transistor como un amplificador.

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Configuraciones: Hay tres tipos de configuraciones típicas en los
amplificadores con transistores, cada una de ellas con características
especiales que las hacen mejor para cierto tipo de aplicación. y se dice que el
transistor no está conduciendo. Normalmente este caso se presenta cuando
no hay corriente de base (Ib = 0)
- Emisor común
- Colector común
- Base común

Tipos de transistor
Transistor de punta de contacto. Primer transistor que obtuvo ganancia,
inventado en 1947 por J. Bardeen y W. Brattain. Consta de una base de
germanio sobre la que se apoyan, muy juntas, dos puntas metálicas que
constituyen el emisor y el colector. La corriente de emisor es capaz de
modular la resistencia que se "ve" en el colector, de ahí el nombre de
"transfer resistor". Se basa en efectos de superficie, poco conocidos en
su día. Es difícil de fabricar (las puntas se ajustaban a mano), frágil (un
golpe podía desplazar las puntas) y ruidoso. Sin embargo convivió con el
transistor de unión (W. Shockley, 1948) debido a su mayor ancho de
banda. Hoy día ha desaparecido.
Transistor de unión bipolar, BJT por sus siglas en inglés, se fabrica
básicamente sobre un monocristal de Germanio, Silicio o Arseniuro de
Galio, que tienen cualidades de semiconductores, estado intermedio
entre conductores como los metales y los aislantes como el diamante.
Sobre el sustrato de cristal se contaminan en forma muy controlada tres
zonas, dos de las cuales son del mismo tipo, NPN o PNP, quedando
formadas dos uniones NP.
La zona N con elementos donantes de electrones (cargas negativas) y la zona
P de aceptadores o "huecos" (cargas positivas), normalmente se utilizan como
elementos aceptadores P al Indio, Aluminio o Galio y donantes N al Arsénico o
Fósforo.
La configuración de uniones PN, dan como resultado transistores PNP o NPN,
donde la letra intermedia siempre corresponde a la característica de la base, y
las otras dos al emisor y al colector que, si bien son del mismo tipo y de signo
contrario a la base, tienen diferente contaminación entre ellas.
El mecanismo que representa el comportamiento semiconductor dependerá de
dichas contaminaciones, de la geometría asociada y del tipo de tecnología de
contaminación (difusión gaseosa, epitelial, etc.) y del comportamiento cuántico
de la unión

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_____________________________________________________________________

PARTE 1: CARACTERÍSTICAS DEL TRANSITOR
EN CONFIGURACIÓN EMISOR COMÚN

MATERIAL:

Instrumental:
Multímetro
Fuente de voltaje a 10V
Fuente de voltaje a 5V

Componentes:
Transistor: 2N2222
Resistencias: K
DESARROLLO
a) Construir el circuito 2.1
b) Realizar las mediciones siguientes:
Ic =
Ie =
Ib =
Vce =
Vcb =
Vbe =
c) En base a las mediciones obtenidas calcular
Ic max =
=
Potencia =
d) Comparar resultados con los teóricos

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_____________________________________________________________________
Vcc
10V

Rc
100ohm

Q1

Rb

2N2222A
10kohm

Vbb
5V

Circuito2.1

CUESTIONARIO
1.- ¿Cuales son las características del transistor 2N2222A?

2.- ¿Las mediciones obtenidas con los resultados teóricos fueron los
esperados?
3.-¿Cuál es la aplicación de este circuito?

CONCLUSIONES

_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________

PARTE 2: CONFIGURACIONES DE POLARIZACION DEL TRANSITOR

MATERIAL:

Instrumental:
Multímetro
Fuente de voltaje a 10V

Componentes:
Transistor: 2N2222
Resistencias: K
DESARROLLO
a) Construir los circuitos 2.2 con una polarización de 10V en un punto Q
b) Realizar las mediciones siguientes:
Ic =
Ie =
Ib =
Vce =
Vcb =
Vbe =
b) Comparar resultados con los teóricos
c) aplica una señal de entrada de 2V a cada circuito
d) Mide el voltaje de salida y dibuja la señal de salida en cada caso

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Página. 20

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_____________________________________________________________________

Circuito 2.2

CUESTIONARIO
1.- ¿Las mediciones obtenidas con los resultados teóricos fueron los
esperados?
2.-¿Cuál es la diferencia en el voltaje de salida de cada circuito?
3.-¿Cuál es la diferencia en la señal de salida de cada circuito?

CONCLUSIONES

_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

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Manual de Practicas de Electrónica Analógica
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_____________________________________________________________________
PARTE 3: TRANSISTOR COMO INTERRUPTOR
MATERIAL:

Instrumental:
Osciloscopio
Multímetro
Fuente de voltaje a 12V
Componentes:
Transistor: 2N2222
Resistencias: 330
Led: Rojo
Interruptor

K

, 2K

DESARROLLO
a) Calcular los valores de Rb y Rc para que el transistor se encuentre en
saturación
b) Construir el circuito 2.3 con los valores calculados
c) Accionar el interruptor y observar resultado

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 22

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Ciclo 2012-20013-1
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V1
0

2
12 V
Rc
1

R3
330Ω

LED1
5
Q1
4

3
Rb
2N2222

0

SW

Circuito2.3

CUESTIONARIO
1.- ¿Qué pasa cuando se acciona el interruptor?

2.- ¿En cual región opera el transistor cuando enciende el led?
3.- ¿Cuál es la aplicación de este circuito?

CONCLUSIONES

_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________

Ing. María de Lourdes Cruz Aquino

Página. 23

Manual de Practicas de Electrónica Analógica
Ciclo 2012-20013-1
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PARTE 4: AMPLIFICADOR CON TRANSISTOR
MATERIAL:

Instrumental:
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Multímetro
Fuente de voltaje a 10V
Fuente de voltaje regulada de 5V- 50V
Componentes:
Transistor: 2N2222
Resistencias: 40K

K

K

K

DESARROLLO
a) Construir el circuito 2.4 con RB1=40K

RB2=10K

Rc=4K

RE=1.5K

V cc
10 V

Rc

C2

RB1
Q1

C1

2 N2 2 2 2 A

sa lida
1 0 uF

1 0 uF

V in

RB2

C3
Re

5 0 uF

Circuito 2.4

b) Dibujar la señal de salida

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Página. 24

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Ciclo 2012-20013-1
_____________________________________________________________________
c) Cambiar RB1 a 56K
salida.

, 63K

y 100K . En cada caso dibujar la señal de

d) Cambiar la señal de entrada a 20V, 50V y 100V. En casa caso dibujar la
señal de salida.
e) Construir el circuito anterior de acuerdo a los siguientes datos:
Vcc= 20V,
VCE= 8V
ICQ = 10mA
= 80
f) Dibujar la señal de salida

CUESTIONARIO
1.- ¿Cuál fue el resultado observado al aumentar el valor de RB1?
2.- ¿Cuál fue el resultado observado al aumentar el voltaje de entrada?
3.-Explica los resultados obtenidos del diseño del circuito del inciso e

CONCLUSIONES
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________

BIBLIOGRAFÍA
Malvino
Principios de la electronica
Ed. Mc graw hill

Boylestad,Nashelsky
Electrónica, Teoría de circuitos
Prentice Hall

http://www.unicrom.com/Tut_transistor_bipolar.asp

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Página. 25

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Ciclo 2012-20013-1
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Ciclo 2012-20013-1
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OBJETIVO: Analizar un circuito básico de un amplificador operacional
diferencial en la sección de entrada y salida, además de las configuraciones
básicas como sumador, multiplicador, seguidor, integrador y diferenciador.

INTRODUCCIÓN:
El nombre de amplificador operacional proviene de una de las utilidades
básicas de este, como son la de realizar operaciones matemáticas en
computadores analógicos (características operativas).
Originalmente los amplificadores operacionales (AO) se empleaban para
operaciones matemáticas (Suma, Resta, Multiplicación, División, Integración,
Derivación, etc.) en calculadoras analógicas, de ahí su nombre.
El amplificador operacional es un dispositivo lineal de propósito general el cual
tiene la capacidad de manejo de señal desde f=0 Hz hasta una frecuencia
definida por el fabricante, tiene además limites de señal que van desde el orden
de los nV, hasta unas docenas de voltio (especificación también definida por el
fabricante). Los amplificadores operacionales se caracterizan pro su entrada
diferencial y una ganancia muy alta, generalmente mayor que 105 equivalentes
a 100dB.
El amplificador operacional (AO) es un amplificador de alta ganancia
directamente acoplado, que en general se alimenta con fuentes positivas y
negativas, lo cual permite que tenga excursiones tanto por arriba como por
debajo de tierra (o el punto de referencia que se considere).
Esquemas y Configuraciones Externas.
El símbolo de un amplificador operacional es el siguiente:

Los Terminales son:
V+: Entrada no inversora.
V-: Entrada Inversora

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Vout: Salida
Vs+: Alimentación positiva
Vs-: Alimentación negativa.
Normalmente los pines de alimentación son omitidos en los diagramas
eléctricos por razones de claridad.
Lazo Abierto:
Si no existe realimentación, la salida del AO será la resta de sus 2 entradas
multiplicada por un factor. Este factor suele ser del orden de 100000 (que se
considera infinito en cálculos con el componente ideal). Por lo tanto si la
diferencia entre las 2 tensiones es de 1mV la salida debería de ser 100V.
Debido a la limitación que supone no poder entregar más tensión de la que hay
en la alimentación, el AO estará saturado si se da este caso. Si la tensión mas
alta es la aplicada a la Terminal positiva la salida será la que corresponde a la
alimentación Vs+, mientras que si la tensión más alta es la de la Terminal
negativa la salida será la alimentación VsLazo Cerrado:
Se conoce como lazo a la retroalimentación en un circuito. Aquí se supondrá
realimentación negativa. Para conocer el funcionamiento de esta configuración
se parte de las tensiones en las 2 entradas exactamente iguales, se supone
que la tensión en la Terminal positiva sube y por lo tanto la tensión en la salida
también se eleva. Como existe la realimentación entre la salida y la Terminal
negativa, la tensión en esta Terminal también se eleva, por tanto la diferencia
entre las 2 entradas se reduce, disminuyéndose también la salida este proceso
pronto se estabiliza y se tiene que la salida es la necesaria para mantener las 2
entradas, idealmente con el mismo valor.
Siempre que hay realimentación negativa se aplican estas 2 aproximaciones
para analizar el circuito:
V+ = V I+ = I - = 0
Alimentación:
El amplificador operacional puede ser polarizado, tanto con tensiones simples
como con tensiones simétricas, si utilizamos tensiones simples, a la salida no
podremos conseguir valores menores de 0V. El valor de estas tensiones no
suele ser fijo, dando los fabricantes un margen entre un máximo y un mínimo,
no teniendo ninguna consecuencia en el funcionamiento del amplificador el
valor de tensión que se escoja, únicamente las tensiones de salida nunca
superaran las tensiones de alimentación.

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Configuración Interna de un Amplificador Operacional.
Internamente el AO contiene un gran numero de transistores, resistores,
capacitares, etc.
Hay varios tipos de presentaciones de los amplificadores operacionales, como
el paquete dual en línea (DIP) de 8 pines o terminales. Para saber cual es el
pin 1, se ubica una muesca entre los pines 1 y 8, siendo el numero 1 el pin que
esta a la izquierda de una muesca cuando se pone integrado. La distribución
de los terminales del amplificador operacional integrado DIP de 8 pines es:
- Pin 2: entrada inversora (-)
- Pin 3: Entrada no inversora (+)
- Pin 6: Salida (out)
Para alimentar un amplificador operacional se utilizan 2 fuentes de tensión:
- Una positiva conectada al Pin 7
- Una negativa conectada al Pin 4
También existe otra presentación con 14 pines, en algunos casos no hay
muesca, pero hay un circuito pequeño cerca del Pin numero 1.
Esquema de la configuración interna del Amplificador Operacional:

Amplificador Operacional Ideal
A continuación se muestra un esquema del amplificador operacional ideal:

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Este es un dispositivo de acoplo directo, con entrada diferencial y un único
Terminal de salida. El amplificador solo responde a la diferencia de tensión
entre los 2 terminales de entrada, no a su potencia común. Una señal positiva
en la entrada inversora (-), produce una señal negativa a la salida, mientras
que la misma señal en la entrada no inversora (+) produce una señal positiva
en la salida. Con una tensión de entrada diferencial, Vd, donde a es la
ganancia del amplificador. Ambos terminales de entrada del amplificador se
utilizaran siempre independientemente de la aplicación. La señal d salida es de
un solo Terminal y esta referida a masa, por consiguiente, se utilizan tensiones
de alimentación bipolares (+)
V0 = a Vd
a = infinito
Ri = Infinito
R0 = 0
BW (Ancho de banda) = infinito
V0 = 0 si Vd = 0
Teniendo en mente las funciones de la entrada y la salida, se puede definir las
propiedades del amplificador ideal.
1.- La ganancia de tensión es infinita: a = ∞
2.- La Resistencia de entrada es infinita: Ri = ∞
3.- La resistencia de salida es 0: Ro = 0
4.- El ancho de banda es infinito: BW = ∞
5.- La tensión offset de entrada es 0: V0 = 0 Si Vd = 0

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A partir de estas características del AO, podemos deducir otras 2 importantes
propiedades adicionales. Puesto que, la ganancia de tensión es infinita,
cualquier señal de salida que se desarrolle será el resultado de una señal de
entrada infinitesimalmente pequeña
Luego, en resumen:
La tensión de entrada diferencial es nula.
También, si la resistencia de entrada es infinita. No existe flujo de corriente en
ninguno de los termínales de entrada.
Estas dos propiedades pueden considerarse como axiomas, y se emplearan
repetidamente en el análisis y diseño del circuito del AO. Una vez entendidas
estas propiedades, se puede, lógicamente, deducir el funcionamiento de casi
todos los circuitos amplificadores operacionales

PARTE 1: CARACTERÍSTICAS DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL
EN MODO DIFERENCIAL Y DE RECHAZO COMUN
MATERIAL:

Instrumental:
Multimetro
Fuente de voltaje a 15
Fuente de voltaje a -15
Fuente de voltaje AC
Generador de señales (2)
Componentes:
C.I. : 741

DESARROLLO:
a) Arma los circuito 3.1, 3.2,3.3 y 3.4 con señal de entrada senoidal de 2V
b) Dibuja la señal de salida en cada caso
c) Cambia la señal de entrada a triangular y cuadrática y repite los incisos
a y b para cada señal

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-15V

-15V

XFG1

XFG2

XFG1

U1

U1

741

741

15V

15V

Circuito 3.1

Circuito 3.2

-15V
XFG2

XFG1

-15V
XFG1

U1
741

15V

Circuito 3.3

U1
741

15V

Circuito 3.4

CUESTIONARIO
1.-¿Cuál es la diferencia o similitud entre la señal de entrada y salida en cada
circuito?
2.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida entre los circuito 2 y 4?

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3.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida entre los circuito 3 y 4?
4.--¿Cuál es la diferencia o similitud entre la señal senoidal con los otras
señales en cada circuito?
5.- ¿Cuál es la ganancia en voltaje de cada circuito?
6.- Investiga los parámetros del Amp-Op 741

CONCLUSIONES
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________________________________________

PARTE 2: CONFIGURACIONES DEL AMPLIFICADOR OPERACIONAL

MATERIAL:

Instrumental:
Multímetro
Fuente de voltaje a 15V
Fuente de voltaje a -15V
Fuente de voltaje AC
Osciloscopio
Generador de señales
Componentes:
Amp-Op: 741 o 3664AM
Potenciómetro: 10K

Resistencias: 1K

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(4)

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DESARROLLO
d) Arma el circuito 3.5 con señal de entrada a 2V
e) Dibuja la señal de salida
f) Cambia la resistencia Rf por el potenciómetro, realiza 3 variaciones, en
cada caso anota el valor del potenciómetro, el voltaje de salida y dibuja
la señal.
g) Coloca la resistencia Rf original y aumenta la señal de entrad a 20V,
50V y 100V, escribe resultados.
.

V cc
15 V

4

1

U1
5

V in

V out

2

1 0 V 5 0 Hz 0 De g

3

3 5 5 4 AM

Rf

R1
1 k oh m

1 k oh m

V ee
15 V

Circuito 3.5

h) Arma el circuito 3.6 y 3.7 con señal de entrada senoidal a 5V
i) Mide el voltaje de salida y dibuja la señal de salida
j) Cambia el tipo de señal de entrada , y repite el inciso i

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XFG1

XFG1

15V

15V

741

741

R1
1kΩ
-15V

-15V

Circuito 3.6

Circuito 3.7

k) Arma el circuito 3.8 y 3.9 con señal de entrada senoidal a 5V, 7v y 10V
respectivamente
l) Mide el voltaje de salida y dibuja la señal de salida
m) Cambia Rf por el potenciómetro, realiza tres variaciones, mide voltaje y
dibuja la señal de salida para cada caso.
n) Cambia el tipo de señal de entrada y repite los incisos l y m.
-15V
RF

XFG2

R1

1kΩ
U1

1kΩ
R2

XFG1

741

1kΩ
R3
XFG3

1kΩ
15V

Circuito 3.8

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-15V
RF

XFG2

R1

1kΩ
U1

1kΩ
R2

XFG1

741

1kΩ
R3
XFG3

1kΩ
15V

Circuito 3.9

o) Arma los circuitos 3.10 y 3.11, con señales a 10V de entrada
p) Cambia el tipo de señal en cada circuito y anota resultados

V cc
15 V

XF G1

4

1

U1
5

R1
1 k oh m

V out

2
3

3 5 5 4 AM

C1

1 0 uF

V ee
15 V

Circuito 3.10

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V cc
15 V

XF G1

4

1

U1
5

C1

3

1 0 uF

V out

2

3 5 5 4 AM

R1
1 k oh m

V ee
15 V

Circuito 3.11
CUESTIONARIO
1.-¿En el circuito 5,cual es el o los parámetros que definen el aumento de la
señal de entrada?
2.- ¿Qué ocurre cuando se varía el potenciómetro en los circuitos 5, 8 y 9?
3.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida entre los circuito 6 y 7?
4.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida entre los circuito 8 y 9?
5.- ¿Cuál es la diferencia entre las señales de salida entre los circuito 10 y 11?
6.- ¿Se puede construir un circuito sumador amplificador? Explica tu respuesta

CONCLUSIONES
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________________________________________

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BIBLIOGRAFÍA
Malvino
Principios de la electronica
Ed. Mc graw hill

Boylestad,Nashelsky
Electrónica, Teoría de circuitos
Prentice Hall

http://www.monografías.com

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OBJETIVO: Observar las aplicaciones de un tiristor como interruptor estático y
como un sistema de emergencia

INTRODUCCION:
Un tiristor es uno de los tipos más importantes de los dispositivos
semiconductores de potencia. Los tiristores se utilizan en forma extensa en los
circuitos electrónicos de potencia. Se operan como conmutadores biestables,
pasando de un estado no conductor a un estado conductor. Para muchas
aplicaciones se puede suponer que los Tiristores son interruptores o
conmutadores ideales, aunque los tiristores prácticos exhiben ciertas
características
y
limitaciones.

Un SCR o TIRISTOR es un componente electrónico de estado sólido (sin
partes móviles) de 3 terminales: ánodo (A), cátodo (K) y un electrodo de control
denominado puerta (G, gate), desarrollado por la General Electric (U.S.A.) en
1957
(10
años
después
de
la
invención
del
transistor).
Es un dispositivo unidireccional (es decir, que deja circular la corriente eléctrica
en un solo sentido: desde A hacia K como un diodo rectificador semiconductor),
pero además del estado ON (conduciendo) del diodo común, tiene un segundo
estado estable: OFF (cortado, sin conducir). Si el voltaje VGK entre G y K es el
adecuado, conduce desde A hacia K. Su nombre SCR (silicon controlled
rectifier) proviene de ser como un rectificador de silicio, pero controlado a
través de G. Es la versión en estado sólido de los antiguos tubos tiratrones, y
de
ahí
su
nombre:
thyristor,
thyratron
y
transistor.
Mientras que el tiristor es un diodo controlado y por lo tanto, en general se
utiliza en circuitos de control de corriente continua (DC, direct current), el
TRIAC es como un tiristor bidireccional, para utilizar en circuitos de corriente
alterna (AC, altern current). Sus terminales en vez de K y A se denominan
Terminal Principal 1 (MT1) y Terminal Principal 2 (MT2). El electrodo de control
se denomina puerta, G, como en el tiristor. Si el voltaje VG1 entre G y MT1 es
suficientemente positivo, en el primer semiciclo AC conduce desde MT2 hacia
MT1 (como lo haría un tiristor). Pero en el otro semiciclo, si el voltaje VG1 es
suficientemente negativo, conduce desde MT1 hacia MT2.

El tiristor y el triac sirven como dispositivos de conmutación de estado sólido en
DC y en AC respectivamente. Es decir, son como interruptores (switches) pero
rápidos, silenciosos, sin partes móviles, sin contactos electromecánicos y que
pueden
controlarse
electrónicamente.

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Estos componentes se utilizan en circuitos como por ejemplo controles de
velocidad de motores o de intensidad de iluminación de ampolletas (dimmers),
para activar sistemas de protección, o en convertidores de voltaje para viajes,
cargadores de baterías, magnetizadores de imanes, relays de estado sólido
(SSR), controles de temperatura de hornos, etc.
CARACTERISTICAS DE LOS TIRISTORES:
Un Tiristor es dispositivo semiconductor de cuatro capas de estructura pnpn
con tres uniones pn tiene tres terminales: ánodo cátodo y compuerta. La fig. 1
muestra el símbolo del tiristor y una sección recta de tres uniones pn. Los
tiristores
se
fabrican
por
difusión.
Cuando el voltaje del ánodo se hace positivo con respecto al cátodo, las
uniones J1 y J3 tienen polarización directa o positiva. La unión J2 tiene
polarización inversa, y solo fluirá una pequeña corriente de fuga del ánodo al
cátodo. Se dice entonces que el tiristor está en condición de bloqueo directo o
en estado desactivado llamándose a la corriente fuga corriente de estado
inactivo ID. Si el voltaje ánodo a cátodo VAK se incrementa a un valor lo
suficientemente grande la unión J2 polarizada inversamente entrará en ruptura.
Esto se conoce como ruptura por avalancha y el voltaje correspondiente se
llama voltaje de ruptura directa VBO. Dado que las uniones J1 y J3 ya tienen
polarización directa, habrá un movimiento libre de portadores a través de las
tres uniones que provocará una gran corriente directa del ánodo. Se dice
entonces que el dispositivo está en estado de conducción o activado.

Fig. 1 Símbolo del tiristor y tres uniones pn

La caída de voltaje se deberá a la caída ohmica de las cuatro capas y será
pequeña, por lo común 1V. En el estado activo, la corriente del ánodo está
limitada por una impedancia o una resistencia externa, RL, tal y como se
muestra en la fig. 2.
La corriente del ánodo debe ser mayor que un valor conocido como corriente
de enganche IL, a fin de mantener la cantidad requerida de flujo de portadores
a través de la unión; de lo contrario, al reducirse el voltaje del ánodo al cátodo,

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el dispositivo regresará a la condición de bloqueo. La corriente de enganche,
IL, es la corriente del ánodo mínima requerida para mantener el tiristor en
estado de conducción inmediatamente después de que ha sido activado y se
ha retirado la señal de la compuerta. En la fig. 2b aparece una gráfica
característica v-i común de un tiristor.

Fig.2 Circuito Tiristor y característica v-i
Una vez que el tiristor es activado, se comporta como un diodo en conducción
y ya no hay control sobre el dispositivo. El tiristor seguirá conduciendo, porque
en la unión J2 no existe una capa de agotamiento de vida a movimientos
libres de portadores. Sin embargo si se reduce la corriente directa del ánodo
por debajo de un nivel conocido como corriente de mantenimiento IH , se
genera una región de agotamiento alrededor de la unión J2 debida al número
reducido de portadores; el tiristor estará entonces en estado de bloqueo. La
corriente de mantenimiento es del orden de los miliamperios y es menor que la
corriente de enganche, IL. Esto significa que IL>IH . La corriente de
mantenimiento IH es la corriente del ánodo mínima para mantener el tiristor en
estado de régimen permanente. La corriente de mantenimiento es menor que la
corriente
de
enganche.
Cuando el voltaje del cátodo es positivo con respecto al del ánodo, la unión
J2 tiene polarización directa, pero las uniones J1 y J3 tienen polarización
inversa. Esto es similar a dos diodos conectados en serie con un voltaje inverso
a través de ellos. El tiristor estará en estado de bloqueo inverso y una corriente
de fuga inversa, conocida como corriente de fuga inversa IR, fluirá a través del
dispositivo.

ACTIVACION DEL TIRISTOR
Un tiristor se activa incrementándola corriente del ánodo. Esto se puede llevar
a cabo mediante una de las siguientes formas.

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TERMICA. Si la temperatura de un tiristor es alta habrá un aumento en el
número de pares electrón-hueco, lo que aumentará las corrientes de fuga. Este
aumento en las corrientes hará que
1 y 2 aumenten. Debido a la acción
regenerativa ( 1+ 2) puede tender a la unidad y el tiristor pudiera activarse.
Este tipo de activación puede causar una fuga térmica que por lo general se
evita.
LUZ. Si se permite que la luz llegue a las uniones de un tiristor, aumentaran
los pares electrón-hueco pudiéndose activar el tiristor. La activación de
tiristores por luz se logra permitiendo que esta llegue a los discos de silicio.
ALTO VOLTAJE. Si el voltaje directo ánodo a cátodo es mayor que el voltaje
de ruptura directo VBO, fluirá una corriente de fuga suficiente para iniciar una
activación regenerativa. Este tipo de activación puede resultar destructiva por lo
que se debe evitar.
dv/dt.
Si la velocidad de elevación del voltaje ánodo-cátodo es alta, la
corriente de carga de las uniones capacitivas puede ser suficiente para activar
el tiristor. Un valor alto de corriente de carga puede dañar el tiristor por lo que el
dispositivo debe protegerse contra dv/dt alto. Los fabricantes especifican el
dv/dt máximo permisible de los tiristores.
CORRIENTE DE COMPUERTA.
Si un tiristor está polarizado en directa, la
inyección de una corriente de compuerta al aplicar un voltaje positivo de
compuerta entre la compuerta y las terminales del cátodo activará al tiristor.
Conforme aumenta la corriente de compuerta, se reduce el voltaje de bloqueo
directo,
tal
y
como
aparece
en
la
fig.3

Fig.3 Efectos de la corriente de compuerta sobre el voltaje de bloqueo directo.

TIPOS DE TIRISTORES.

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Los tiristores se fabrican casi exclusivamente por difusión. La corriente del
ánodo requiere de un tiempo finito para propagarse por toda el área de la
unión, desde el punto cercano a la compuerta cuando inicia la señal de la
compuerta para activar el tiristor. Para controlar el di/dt, el tiempo de activación
y el tiempo de desactivación, los fabricantes utilizan varias estructuras de
compuerta.
Dependiendo de la construcción física y del comportamiento de activación y
desactivación, en general los tiristores pueden clasificarse en nueve categorías:
1. Tiristores de control de fase (SCR).
2. Tiristores de conmutación rápida (SCR).
3. Tiristores de desactivación por compuerta (GTO).
4. Tiristores de triodo bidireccional (TRIAC).
5. Tiristores de conducción inversa (RTC).
6. Tiristores de inducción estática (SITH).
7. Rectificadores controlados por silicio activados por luz (LASCR)
8. Tiristores controlados por FET (FET-CTH)
9. Tiristores controlados por MOS (MCT)

PARTE 1: INTERRUPTOR ESTÁTICO SERIE DE MEDIA ONDA

MATERIAL:

Instrumental:
Osciloscopio
Fuente de voltaje AC
Componentes:
Tiristor: 2N1599
Diodo: 1N4007
Resistencias:
Interruptor

DESARROLLO:

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_____________________________________________________________________
a) Arma el circuito 4.1 con V1= 110V y dibuja la señal del osciloscopio
b) Cierra el interruptor y dibuja la señal
c) Cambia R2 a 100 y R1 a 1M , y dibuja la señal con el interruptor abierto y
cerrado
d) Cambia R2 a 1M y R1 a 1M , y dibuja la señal con el interruptor abierto y
cerrado

R2

100

1M

V1
110 V
1kHz
0Deg

XSC1

R1

Ext Trig
+

D1

D2

2N1599

_

1N4007GP

B

A
+

_

+

_

J1
Key = A

Circuito 4.1

CUESTIONARIO
1.- Explique el funcionamiento del circuito
2.- ¿Cual seria una aplicación de este circuito?
3.- ¿Cuál es la diferencia con un circuito rectificador de media onda con
Diodos?
4.-Se podría construir un rectificador de onda completo con el principio del
circuito 4.1. Explique su respuesta

CONCLUSIONES
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________________________________________

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_____________________________________________________________________

PARTE 2: CIRCUITO DE EMERGENCIA

MATERIAL:

Instrumental:

Fuente de voltaje AC
Componentes:
Tiristor: BT145_500R
Diodo: 1N4007(2)
Potenciómetro: 1K
Capacitor: 10 f
Lámpara: 12V a 25W

DESARROLLO:
a) Arma el circuito 4.2
b) Coloca el potenciómetro en 0%, aumenta gradualmente hasta 100%
c) Observa el que porcentaje del potenciómetro la lámpara se acciono

X1
R1
D3

12V_25W

V1
12 V
60 Hz
0Deg

1N4007GP

500 _LIN
Key = A

D4
BT145_500R

35%

D1

1N4007GP

C1
1.0uF

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Circuito 4.2

NOTA: Para fines prácticos se sustituye la fuente de voltaje AC por un
transformador de 110V -12V

CUESTIONARIO
1.-¿Cuál fue el rango de operación en que la lámpara acciono?
2.- ¿Cual seria una aplicación de este circuito?
3.- Explique la función del tiristor en el circuito

CONCLUSIONES
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
__________________________________________

BIBLIOGRAFÍA
Malvino
Principios de la electronica
Ed. Mc graw hill

Boylestad,Nashelsky
Electrónica, Teoría de circuitos
Prentice Hall

http://proton.ucting.udg.mx/temas/circuitos/hermosillo/pagi2.html

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